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JAVA技术之深入详解多态性

王二吧
 王二吧
发布于 2014/03/31 21:24
字数 3160
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      引言:多态是指程序中定义的引用变量所指向的具体类型和通过该引用变量发出的方法调用在编程时并不确定,而是在程序运行期间才确定,即一个引用变量倒底会指向哪个类的实例对象,该引用变量发出的方法调用到底是哪个类中实现的方法,必须在由程序运行期间才能决定。因为在程序运行时才确定具体的类,这样,不用修改源程序代码,就可以让引用变量绑定到各种不同的类实现上,从而导致该引用调用的具体方法随之改变,即不修改程序代码就可以改变程序运行时所绑定的具体代码,让程序可以选择多个运行状态,这就是多态性。多态性增强了软件的灵活性和扩展性。


代码:

 

package 测试;

class father
{
 public void get()
 {
  System.out.println("father");
 }
}
class son extends father
{
 public void get()
 {
  System.out.println("son");
 }
}
class sunzi extends father
{
 public void get()
 {
 System.out.println("sunzi");
 }
}
class cycles
{
 public void show(father f)
 {
  f.get();
 }
}
public class Test {

 public static void main(String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
        cycles c=new cycles();
        father f=new father();
        son s=new son();
        sunzi su=new sunzi();
        c.show(f);
        c.show(su);
        c.show(s);
 }

}

多态性:发送消息给某个对象,让该对象自行决定响应何种行为。 通过将子类对象引用赋值给超类对象引用变量来实现动态方法调用。

java 的这种机制遵循一个原则:当超类对象引用变量引用子类对象时,被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法, 但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的,也就是说被子类覆盖的方法。

引用在一个论坛看到的一个比喻,很形象;

比方一下:

你和你朋友都是烟鬼,

某日,你没有带烟, 而你朋友有n种烟,

你说: 来根烟,

朋友给你一根;

你通过烟的过滤嘴, 品出为白沙烟

你再要一根,

品出这次是芙蓉王,

再要一根,

品出这次是熊猫

...

上面描述的就是多态!

烟 a = 白沙
烟 b = 芙蓉王
烟 c = 熊猫

但发现没有, 仅仅通过"烟"基类, 引用到不同的具体类对象,

就能让你调用到不同的对象, 这就是多态.

而烟到你嘴里[此时你还没有发现是那种烟], 你仅仅凭借"吸"的动作,就识别出来,到底是哪种烟对象

这就是多态的悬机.

多态须具备:

1. 基类 和各个子类

2. 基类 引用, 指向实例化的子类对象.


 

再举一个鸡的例子,

鸡是所有其它鸡的基类, 定义了一个方法shape(), 此方法能指明鸡的形态. 所有的子类[火鸡,山鸡,田鸡等],都有这个shape方法, 表明自己的形态,

如果用下面的方法定义我需要具体的鸡,

[基类 引用 = 实现类的对象]


for example:

鸡 a = new 火鸡();

鸡 a = new 田鸡();

鸡 a = new 山鸡();

鸡 a = new 母鸡();

 

当我使用的时候, 我采用 a 这个引用,

a.shape(), 就会得到鸡的形态.


如果我定义的是

鸡 a = new 火鸡();

那么a.shape得到的是火鸡的形态, 而不需要用具体的

火鸡 a = new 火鸡(); 再通过a.shape得到火鸡的形态

----------------------------------------------------------------------------------

多态分两种: 
(1) 编译时多态:编译时动态重载; 
(2) 运行时多态:指一个对象可以具有多个类型,方法的覆盖 
    这样对于对象而言分为: 
    理解运行时多态: 
    Car c = new Bus(); 
    Car编译时类型 编译时检查变量类型是否存在,是否有调用的方法。 
    Bus运行时类型  实际运行是访问heap中的对象,调用实际的方法。 
    运行时多态是由运行时类型决定的 
    编译时多态是由编译时类型决定的


Java的多态性总结:

(1) 首先, 要明确Child对Parent发生了方法的overload还是overwrite,根据参数类型及个数。

(2) 如果是overload,则Child继承了Parent的方法,相当于Child多加了父类的方法。

(3) 如果是overwrite, 则Child类不会有父类的该方法,而是把该方法重写了,所以该方法存在于父类中,子类只是重写了。要想调用父类的该方法,只能通过super关键字调用。 
    java 的这种机制遵循一个原则:当超类对象引用变量引用子类对象时,被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法,但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的,也就是说被子类覆盖的方法。 
(4) 接下来,观察方法执行时的参数类型;

(5) 然后看调用对象的声明类型和实例类型;

(6) 方法的调度采用最精确参数匹配。


引用一个经典多态的例子:来源于:


class A {
         public String show(D obj)...{
                return ("A and D");
         } 
         public String show(A obj)...{
                return ("A and A");
         } 

class B extends A{
         public String show(B obj)...{
                return ("B and B");
         }
         public String show(A obj)...{
                return ("B and A");
         } 
}
class C extends B...{} 
class D extends B...{} 
(二)问题:以下输出结果是什么?

A a1 = new A();
                A a1 = new A();

              A a2 = new B();

              B b  = new B();

              C c  = new C();

              D d  = new D(); 
        System.out.println(a1.show(b));   ①
        System.out.println(a1.show(c));   ②
        System.out.println(a1.show(d));   ③
        System.out.println(a2.show(b));   ④
        System.out.println(a2.show(c));   ⑤
        System.out.println(a2.show(d));   ⑥
        System.out.println(b.show(b));     ⑦
        System.out.println(b.show(c));     ⑧
        System.out.println(b.show(d));     ⑨    
(三)答案

①   A and A
              ②   A and A
              ③   A and D
              ④   B and A
              ⑤   B and A
              ⑥   A and D
              ⑦   B and B
              ⑧   B and B
              ⑨   A and D

(四)分析

①②③比较好理解,一般不会出错。④⑤就有点糊涂了,为什么输出的不是"B and B”呢?!!先来回顾一下多态性。

运行时多态性是面向对象程序设计代码重用的一个最强大机制,动态性的概念也可以被说成“一个接口,多个方法”。Java实现运行时多态性的基础是动态方法调度,它是一种在运行时而不是在编译期调用重载方法的机制。

方法的重写Overriding和重载Overloading是Java多态性的不同表现。重写Overriding是父类与子类之间多态性的一种表现,重载Overloading是一个类中多态性的一种表现。如果在子类中定义某方法与其父类有相同的名称和参数,我们说该方法被重写(Overriding)。子类的对象使用这个方法时,将调用子类中的定义,对它而言,父类中的定义如同被“屏蔽”了。如果在一个类中定义了多个同名的方法,它们或有不同的参数个数或有不同的参数类型,则称为方法的重载(Overloading)。Overloaded的方法是可以改变返回值的类型。方法的重写Overriding和重载Overloading是Java多态性的不同表现。重写Overriding是父类与子类之间多态性的一种表现,重载Overloading是一个类中多态性的一种表现。如果在子类中定义某方法与其父类有相同的名称和参数,我们说该方法被重写 (Overriding)。子类的对象使用这个方法时,将调用子类中的定义,对它而言,父类中的定义如同被“屏蔽”了。如果在一个类中定义了多个同名的方法,它们或有不同的参数个数或有不同的参数类型,则称为方法的重载(Overloading)。Overloaded的方法是可以改变返回值的类型。

当超类对象引用变量引用子类对象时,被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法,但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的,也就是说被子类覆盖的方法。 (但是如果强制把超类转换成子类的话,就可以调用子类中新添加而超类没有的方法了。)

好了,先温习到这里,言归正传!实际上这里涉及方法调用的优先问题 ,优先级由高到低依次为:this.show(O)、super.show(O)、this.show((super)O)、super.show((super)O)。让我们来看看它是怎么工作的。

比如④,a2.show(b),a2是一个引用变量,类型为A,则this为a2,b是B的一个实例,于是它到类A里面找show(B obj)方法,没有找到,于是到A的super(超类)找,而A没有超类,因此转到第三优先级this.show((super)O),this仍然是a2,这里O为B,(super)O即(super)B即A,因此它到类A里面找show(A obj)的方法,类A有这个方法,但是由于a2引用的是类B的一个对象,B覆盖了A的show(A obj)方法,因此最终锁定到类B的show(A obj),输出为"B and A”。

再比如⑧,b.show(c),b是一个引用变量,类型为B,则this为b,c是C的一个实例,于是它到类B找show(C obj)方法,没有找到,转而到B的超类A里面找,A里面也没有,因此也转到第三优先级this.show((super)O),this为b,O为C,(super)O即(super)C即B,因此它到B里面找show(B obj)方法,找到了,由于b引用的是类B的一个对象,因此直接锁定到类B的show(B obj),输出为"B and B”。

按照上面的方法,可以正确得到其他的结果。

问题还要继续,现在我们再来看上面的分析过程是怎么体现出蓝色字体那句话的内涵的。它说:当超类对象引用变量引用子类对象时,被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法,但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的,也就是说被子类覆盖的方法。还是拿a2.show(b)来说吧。


        a2是一个引用变量,类型为A,它引用的是B的一个对象,因此这句话的意思是由B来决定调用的是哪个方法。因此应该调用B的show(B obj)从而输出"B and B”才对。但是为什么跟前面的分析得到的结果不相符呢?!问题在于我们不要忽略了蓝色字体的后半部分,那里特别指明:这个被调用的方法必须是在超类中定义过的,也就是被子类覆盖的方法。B里面的show(B obj)在超类A中有定义吗?没有!那就更谈不上被覆盖了。实际上这句话隐藏了一条信息:它仍然是按照方法调用的优先级来确定的。它在类A中找到了show(A obj),如果子类B没有覆盖show(A obj)方法,那么它就调用A的show(A obj)(由于B继承A,虽然没有覆盖这个方法,但从超类A那里继承了这个方法,从某种意义上说,还是由B确定调用的方法,只是方法是在A中实现而已);现在子类B覆盖了show(A obj),因此它最终锁定到B的show(A obj)。这就是那句话的意义所在。

Java中父类的引用指向子类的实例:

class Parent {   
    public void func(String str) {   
        System.out.println("In the Parent's function ");   
    }   
       
}   
  
class Child extends Parent {   
    //覆盖父类的方法时   
    public void func(String str) {   
        System.out.println("In the Child's function, overriding ");   
    }   
       
    //重载父类的方法   
    public void func() {   
        System.out.println("In the Child's function, overloading");   
    }   
}   
  
public class OverrindAndOverload {   
    public static void main(String[] args) {   
        Parent p = new Parent();   
        p.func("Parent");    //In the Parent's function    
           
        Child c1 = new Child();   
        c1.func("Child");    //In the Child's function, overriding    
           
        Child c2 = new Child();   
        c2.func();            //In the Child's function, overloading   
           
        Parent dp = new Child();   
        dp.func("who");        //In the Child's function, overriding    
    }   

可以总结它为:

 一、使用父类类型的引用指向子类的对象;

 二、该引用只能调用父类中定义的方法和变量;,

 三、 如果子类中重写了父类中的一个方法,(动态连接、动态调用) 的时候,将会调用子类中的这个方法;

四、变量不能被重写(覆盖),”重写“的概念只针对方法, 果在子类中”重写“了父类中的变量,那么在编译时会报错。


本文转载自:http://www.ayblogs.com/?post=209

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